Electronicele asemănătoare pielii ar putea ajuta la monitorizarea continuă a sănătății

Electronicele asemănătoare pielii, purtabile, asociate cu inteligența artificială, ar putea transforma screeningul pentru probleme de sănătate.

Electronicele asemănătoare pielii, flexibile și portabile, își fac loc în utilizarea de zi cu zi, iar potențialul lor maxim încă nu a fost atins.

• O nouă tehnologie poate pătrunde adânc în Pământ pentru a detecta cutremurele
• Semnele bolii Alzheimer s-ar putea ascunde chiar în felul în care vorbim

În curând, această tehnologie ar putea fi folosită pentru senzori medicali de precizie atașați pe piele, meniți să efectueze monitorizarea și diagnosticarea sănătății. Ar fi ca și cum ai avea la dispoziție un centru medical de înaltă tehnologie la purtător.

Electronicele asemănătoare pielii care îți spun cât de sănătos ești

Un astfel de dispozitiv asemănător pielii este dezvoltat într-un proiect realizat de Laboratorul Național Argonne al Departamentului de Energie al SUA (DOE) și de Școala Pritzker de Inginerie Moleculară (PME) de la Universitatea din Chicago.

Proiectul este condus de Sihong Wang, profesor asistent la UChicago PME, care face parte și din divizia de Nanoștiință și Tehnologie a Argonne.

Purtate în mod obișnuit, dispozitivele electronice portabile viitoare ar putea detecta posibile probleme de sănătate emergente (cum ar fi bolile de inimă, cancerul sau scleroza multiplă) chiar înainte de apariția simptomelor evidente.

Dispozitivul ar putea face, de asemenea, o analiză personalizată a datelor de sănătate urmărite, minimizând în același timp nevoia de transmitere fără fir.

„Diagnosticul pentru aceleași măsurători de sănătate ar putea diferi în funcție de vârsta persoanei, istoricul medical și alți factori. Un astfel de diagnostic, cu informații privind sănătatea care sunt colectate în mod continuu pe o perioadă extinsă, necesită foarte mult date”, a spus Wang, potrivit Tech Xplore.

Ce bariere au stat în calea realizării dispozitivului?

Un astfel de dispozitiv ar trebui să colecteze și să proceseze o cantitate mare de date, cu mult peste ceea ce pot face chiar și cele mai bune ceasuri inteligente în prezent și ar trebui să facă această analiză a datelor cu un consum foarte scăzut de energie într-un spațiu foarte mic.

Pentru a răspunde acestei nevoi, echipa a apelat la calculul neuromorfic. Această tehnologie AI imită funcționarea creierului, antrenându-se pe seturi de date din trecut și învățând din experiență. Avantajele sale includ compatibilitatea cu materialul extensibil, consumul de energie mai mic și viteza mai mare față de alte tipuri de AI.

Cealaltă provocare majoră cu care s-a confruntat echipa a fost integrarea electronicelor într-un material extensibil asemănător pielii. Materialul cheie în orice dispozitiv electronic este un semiconductor. În electronicele rigide actuale utilizate în telefoane mobile și computere, acesta este în mod normal un cip de siliciu solid. Electronica extensibilă necesită ca semiconductorul să fie un material foarte flexibil, care să fie capabil să conducă electricitatea.

„Cipul” neuromorf asemănător cu pielea realizat acum constă dintr-o peliculă subțire dintr-un semiconductor din plastic combinat cu electrozi extensibili din nanofire de aur. Chiar și atunci când a fost întins la de două ori dimensiunea sa normală, dispozitivul a funcționat conform planului, fără a se forma fisuri.

Electronicele asemănătoare pielii au o eficiență de peste 95%

Ca test, echipa a construit un dispozitiv AI și l-a instruit pentru a distinge semnalele sănătoase ale electrocardiogramei (ECG) de patru semnale diferite care indică probleme de sănătate. După antrenament, dispozitivul a avut peste 95% eficiență în identificarea corectă a semnalelor ECG.

Semiconductorul din plastic a fost supus, de asemenea, analizei pe linia de fascicul 8-ID-E la Advanced Photon Source (APS), de la DOE Office of Science a Argonne. Expunerea la un fascicul intens de raze X a dezvăluit modul în care moleculele care alcătuiesc electronicele asemănătoare pielii se reorganizează la dublarea lungimii. Aceste rezultate au furnizat informații la nivel molecular pentru a înțelege mai bine proprietățile materialului.

Un mod mai ușor de a-ți monitoriza sănătatea

„Așteptăm cu nerăbdare să studiem materialul dispozitivului în condițiile sale obișnuite de funcționare, interacționând cu particulele încărcate și schimbând potențialul electric din mediul său. În loc de un instantaneu, vom avea mai mult un film al răspunsului structural al materialului la nivel molecular”, a spus Joe Strzalka, fizician la Laboratorul Argonne.

„Deși încă necesită o dezvoltare ulterioară pe mai multe fronturi, dispozitivul nostru ar putea într-o zi să ajute pe toată lumea să își poată verifica starea de sănătate într-un mod mult mai eficient și mai frecvent”, a adăugat Wang.

Această cercetare a fost publicată în Matter.

Vă recomandăm să citiți și:

Ceaiul verde și resveratrolul reduc plăcile de Alzheimer în testele de laborator

Alimentele fermentate ar putea reduce nivelul de stres

Microalgele hrănite cu zaț de cafea pot produce biodiesel cu emisii scăzute

Cum afectează nașterea oasele femeilor? Reproducerea are un impact profund